Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Síntese e caracterização de cristais de MoS2 por deposição de vapor químico (CVD) em substratos de quartzo e silício
Autor(es): ASSAHI, Flávio Yuji
Primeiro Orientador: RUBINGER, Rero Marques
metadata.dc.contributor.advisor-co1: OLIVEIRA, Adhimar Flávio
Resumo: Esta tese aborda a síntese e caracterização de cristais bidimensionais de dissulfeto de molibdênio (MoS₂) em substratos de vidro de quartzo e silício oxidado (SiO₂/Si), com potencial aplicação em dispositivos de geração termoelétrica. O MoS₂ pertence ao grupo dos dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) e exibe propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas únicas quando reduzido a poucas camadas, diferenciando-se de sua forma bulk. Destaca-se por apresentar uma transição no gap de energia de indireto (1,2 eV) para direto (1,8 eV) na fase bidimensional, resultando em forte fotoluminescência e grande potencial para aplicações tecnológicas. Para a síntese do MoS₂, foi utilizada a técnica de Deposição Química de Vapor (CVD), que permite a deposição controlada do material por meio da sublimação de precursores na fase de vapor. Os substratos foram previamente submetidos a um tratamento com ultravioleta-ozônio (UV-O₃), promovendo modificações químicas e morfológicas que favorecem a adesão dos átomos durante a síntese. A câmara UV-O₃ e o forno tubular utilizados no processo foram projetados e construídos no Laboratório de IFQ da Universidade Federal de Itajubá. Os cristais sintetizados foram caracterizados por Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura, revelando morfologias compatíveis com a estrutura trigonal do MoS₂. A análise por Espectroscopia Raman confirmou a presença das vibrações características do material, com diferença entre os modos E₂g¹ e A₁g próxima de 18,5 cm⁻¹, indicando predominantemente a forma bidimensional do MoS₂. Os resultados obtidos demonstraram que a metodologia empregada permitiu a síntese bem-sucedida de cristais bidimensionais de MoS₂ em ambos os substratos estudados. A caracterização confirmou a estrutura e composição esperadas, evidenciando a eficiência do processo de CVD. O tratamento UV-O₃ mostrou-se uma etapa relevante para a preparação dos substratos, podendo influenciar positivamente a qualidade do material depositado.
Abstract: This thesis addresses the synthesis and characterization of two-dimensional molybdenum disulfide (MoS₂) crystals on quartz glass and oxidized silicon (SiO₂/Si) substrates, with potential applications in thermoelectric generation devices. MoS₂ belongs to the family of transition metal dichalcogenides (TMDs) and exhibits unique electronic, optical, and mechanical properties when reduced to a few layers, distinguishing itself from its bulk form. Notably, it undergoes an energy bandgap transition from indirect (1.2 eV) to direct (1.8 eV) in the two-dimensional phase, resulting in strong photoluminescence and significant potential for technological applications. For the synthesis of MoS₂, the Chemical Vapor Deposition (CVD) technique was employed, allowing controlled material deposition through the sublimation of vapor-phase precursors. The substrates were pre-treated with ultraviolet-ozone (UV-O₃), inducing chemical and morphological modifications that enhance atomic adhesion during synthesis. The UV-O₃ chamber and tubular furnace used in the process were designed and built at the IFQ Laboratory of the Federal University of Itajubá. The synthesized crystals were characterized by Optical and Scanning Electron Microscopy, revealing morphologies consistent with the trigonal structure of MoS₂. Raman Spectroscopy analysis confirmed the presence of characteristic vibrational modes of the material, with a frequency difference of approximately 18.5 cm⁻¹ between the E₂g¹ and A₁g modes, indicating the predominant formation of two-dimensional MoS₂. The results demonstrated that the adopted methodology successfully enabled the synthesis of two-dimensional MoS₂ crystals on both studied substrates. Characterization confirmed the expected structure and composition, highlighting the efficiency of the CVD process. The UV-O₃ treatment proved to be a relevant step in substrate preparation, potentially influencing the quality of the deposited material positively.
Palavras-chave: Dicalcogenetos de metal de transição (TMDs)
Cristais bidimensionais
Dissulfeto de molibdênio (MoS2)
Deposição química de vapor (CVD)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: ASSAHI, Flávio Yuji Assahi. Síntese e caracterização de cristais de MoS2 por deposição de vapor químico (CVD) em substratos de quartzo e silício. 2025. 50 f. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4241
Data do documento: 10-Fev-2025
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